CN115402602A - 一种棉花离线打包系统及打包方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种棉花离线打包系统及打包方法，在打包机与压缩包裹机构之间布设棉布吸附机构和运输机械手，此棉布吸附机构将底层棉布铺设至压缩包裹机构内指定位置，打包机在运输机械手辅助下，将棉花压缩形成原棉层叠体后将其夹取放置铺设底层棉布的压缩包裹机构内；在压缩包裹机构和捆扎机之间同样布设一个棉布吸附机构，其将顶层棉布铺设至压缩包裹机构内指定位置，压缩包裹机构启动后，同时进行压缩与包裹操作；其中，打包机向棉花施加的力与运输机械手辅助时施加的力形成垂直关系；且运输机械手的施力端与打包机压缩端结构匹配；本发明满足了棉花离线打包过程中的夹持、转向、运输、包覆以及捆扎等一系列工序需求。

Description

一种棉花离线打包系统及打包方法

技术领域

本发明涉及一种棉花离线打包系统及打包方法，属于棉花自动化加工技术领域。

背景技术

随着我国棉花产量的逐年增加，特别是在新疆地区，棉花种植的规模较大，传统农业的人工采摘，人工包装已经远远无法满足社会发展的需要，目前，棉花打包机主要应用将棉花快速打包，大大提高了棉花的包装效率。国标最新要求，打包标准为捆扎带在外，包装在内。这种棉包，在行业内称为“包裹包”。在传统的棉花打包捆扎加工过程中，打包和捆扎两项工作均在打包机上完成。捆扎头安装在打包机前后两侧，打包完成后，套箱上升到原位，前后两侧捆扎头横向移动到打包机工作台，贴紧棉包进行捆扎，捆扎完成后，通过打包机底座上的翻转机构将棉包移动到后续生产线。这种打包捆扎加工工艺存在两点缺陷：一、当捆扎棉包出现故障时，例如捆扎带崩断等，打包机则无法立刻开始下一道打包工作，这就得需要将生产线全部暂停用于排除故障，从而影响棉花加工生产效率；二、由于打包和捆扎在同一台设备上进行，则会导致捆扎时无法同时进行打包，从而降低了打包机的工作效率。

当前棉花打包的主要流程分为线上打包和离线打包两种，针对离线打包的难题，一是压缩原棉层叠体的运输问题目前不能比较准确地计算出棉包松压过程中的膨胀力，只能大致估算。在离线捆扎时，将棉包从第一打包机抓取出来，如果让棉包的高度从0.5米膨胀到0.53米，估计棉包的膨胀力为250吨。抓取棉包的抓臂必须要承受250吨的膨胀力。二是棉布包需要人工铺设至指定位置。

在纺织生产过程中，人们常使用搬运机器人进行棉包的自动搬运，但是现有的搬运机器人的抓取机构在使用时虽然可以满足正常使用，但仍存在许多不足。如发明专利CN113104575 A公开了一种智能单棉包搬运机器人，其包含棉包抓取机构，把仓库的棉包运输到抓棉机上包台上，其通过深度工业相机，快速定位棉包，但其无法抓取正在压缩过程中的棉块，不能满足现有棉花打包标准中离线捆扎的要求。发明专利CN202010858323.X公开了一种直线型棉花打包捆扎系统及方法，在棉花打包机和捆扎机之间，增加了两个棉包运送小车用于棉包中转，在不同工位上分别实现棉花打包和捆扎加工，有效节省了打包机的打包时间，但是其无法完成先打包后捆扎的行业标准，并不适用于当前的生产流程。

因此亟需设计一种棉花离线打包系统，以克服上述问题。

发明内容

本发明提供一种棉花离线打包系统及打包方法，满足了棉花离线打包过程中的夹持、转向、运输、包覆以及捆扎等一系列工序需求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种棉花离线打包系统，包括沿着流水线工位顺次排布的打包机、压缩包裹机构、捆扎机以及接包小车；

在打包机与压缩包裹机构之间布设棉布吸附机构和运输机械手，位于打包机与压缩包裹机构之间的棉布吸附机构将底层棉布铺设至压缩包裹机构内指定位置，打包机在运输机械手辅助下，将棉花压缩形成原棉层叠体后将其夹取放置铺设底层棉布的压缩包裹机构内；

在压缩包裹机构和捆扎机之间同样布设一个棉布吸附机构，其将顶层棉布铺设至压缩包裹机构内指定位置，压缩包裹机构启动后，同时进行压缩与包裹操作；

其中，打包机向棉花施加的力与运输机械手辅助时施加的力形成垂直关系；且运输机械手的施力端与打包机压缩端结构匹配；

作为本发明的进一步优选，所述打包机包括打包机本体，打包机本体的主压压头中，上压头盖和下压头盖用于施压的端部开设若干圆拱形槽口；

作为本发明的进一步优选，所述运输机械手包括底座、第一转动机构、躯干、手臂、楔形滑块外框、第一气缸、楔形滑块机构、夹持机构、夹持爪齿以及滑槽，

第一转动机构安装在底座表面，且第一转动机构在底座表面能够进行平行于地面的360°自旋转，躯干通过轴连接在第一转动机构顶端，手臂同样通过轴安装躯干顶端，手臂相对躯干形成折弯角度，折弯方向垂直于地面，折弯角度为0-180°；

在手臂的顶部通过手部关节连接楔形滑块外框，在楔形滑块外框内靠近手部关节的内侧壁安装第一气缸，所述楔形滑块机构同样设置在楔形滑块外框内，其一端与第一气缸的第一第一气缸轴固定，楔形滑块机构的另一端连接夹持机构，启动第一气缸，其驱动楔形滑块机构实现夹持机构夹持间距的变化；

作为本发明的进一步优选，所述楔形滑块机构包括一个等腰梯形滑块和两个直角梯形滑块，等腰梯形滑块的长底边中心位置垂直固定第一第一气缸轴，两个直角梯形滑块分别位于等腰梯形滑块腰部两侧，在每个直角梯形滑块的斜边侧壁开设燕尾槽，等腰梯形滑块的腰部可移动连接在匹配的燕尾槽内，在楔形滑块外框远离手部关节的端部在垂直方向对称开设两条滑槽，直角梯形滑块的直角部分滑动连接在滑槽内；

所述夹持机构包括两个夹持器，每个直角梯形滑块位于楔形滑块外框端部的直角侧壁上安装一个夹持器，等腰梯形滑块相对两侧直角梯形滑块的运动带动直角梯形滑块在滑槽内的滑移，进而实现两个夹持器之间夹持距离的改变；作为本发明的进一步优选，所述夹持器包括夹持架，其呈U型结构设置，在U型结构的两个横向部分分别均匀安装多个夹持爪齿，且夹持爪齿位于每个夹持架相对另一个夹持架的内侧；

夹持爪齿的个数与打包机本体中圆拱形槽口的个数匹配，夹持爪齿的形状同样与圆拱形槽口的形状匹配；

作为本发明的进一步优选，所述棉布吸附机构包括运动部分和吸附部分，吸附部分通过运动部分安装在第一机座上，所述吸附部分包括外壳、安装法兰、高压端子以及透明缓冲垫，在外壳的顶部贴合设置安装法兰，外壳顶部还架设高压端子，高压端子的一侧设置高压连接线，其另一端设置释放连接线，高压连接线与释放连接线还分别连接高压控制器；

在外壳朝向地面的内侧设置透明缓冲垫，透明缓冲垫朝向地面的垫面设置用于吸附棉布的静电吸盘；

所述运动部分包括第二转动机构，在第二转动机构的顶部安装第一手臂，第一手臂的顶部通过转动轴可旋转连接第二手臂，第二手臂的顶部通过转动轴可旋转连接第三手臂，第三手臂的顶部固定外壳；

第三手臂相对第二手臂形成折弯角度，折弯方向垂直于地面，折弯角度为0-180°；

作为本发明的进一步优选，所述压缩包裹机构包括第二气缸、第二气缸轴、下包覆辊子、下压头、翻包机构、上包覆辊子、上压头以及支柱，两根支柱垂直安装在第二机座表面形成支架，在支架上垂直方向安装上压头和下压头，且上压头和下压头相对布设，在垂直地面的直线方向上，上压头位于下压头的上方；

上压头相对下压头的端部压头盖板上安装若干上包覆辊子，上包覆辊子伸出对应的压头盖板端部，上压头的另一个端部固定第二气缸的第二气缸轴，下压头相对上压头的端部压头盖板上安装若干下包覆辊子，下包覆辊子伸出对应的压头盖板端部，下压头的另一个端部同样固定另一个第二气缸的第二气缸轴，其中，若干上包覆辊子以及若干下包覆辊子均垂直于地面且互相之间平行布设，上包裹辊子的长度大于下包裹辊子的长度；

上压头的压头盖板朝向下压头的端部开设若干凹槽，同样的，下压头的压头盖板朝向上压头的端部开设若干凹槽，凹槽的个数与夹持爪齿的个数匹配，凹槽的形状同样与夹持爪齿的形状匹配；

在下压头的压头盖板上还安装翻包机构；

作为本发明的进一步优选，在打包机中，上压头盖板以及下压头盖板上开设的圆拱形槽口分别为八个；

在压缩包覆机构中，上包覆辊子以及下包覆辊子分别设置12根；

根据所述棉花离线打包系统的打包方法，具体包括以下步骤：

Step1：物料经滑棉道流入喂棉装置内，送棉油缸将物料推入前端，预压油缸下端的踩板将物料压入棉箱；预压下行到位后，送棉油缸后退；送棉油缸后退到位后，预压油缸向上，完成一次预压送棉循环；

Step2：预压送棉多次循环将物料压入棉箱，棉箱内的棉纤维的重量达到217-237kg，用于重量计量的压力继电器发讯；预压送棉停止动作，打包机开始提箱、转箱、压缩；

Step3：主压机构下行压缩物料，速度由快变慢，将物料压缩高度490-500 mm时停止；

Step4：两只脱箱油缸上行将棉箱升起；

Step5：运输机械手按照指定指令工作，展开夹持器，伸入打包机压缩部分的圆拱形槽口内；

Step6：运输机械手收缩，完成夹持动作，打包机的主压压头开始抬升；

Step7：运输机械手夹持压缩原棉层叠体抽出，转向，同时位于打包机和压缩包裹机构之间的棉布吸附机械手、位于压缩包裹机构和捆扎机之间的棉布吸附机械手启动；

Step8：棉布吸附机械手将底层与顶层的棉布包铺设至压缩包裹机构的指定位置；

Step9：运输机械手伸入压缩包裹机构上压头凹槽与下压头凹槽形成的空间内；

Step10：压缩包裹机构的上压头运行，将压缩原棉层叠体压至指定位置；

Step11：运输机械手展开，抽出压缩机械；

Step12：机械手抽出后，压缩包裹机构顶部四周有上包覆辊子，上包覆辊子随着上压头向下压头方向压缩，将棉布包裹住棉块，下压头四周同样设有12根下包覆辊子，下包覆辊子向上压头方向抬升，将棉布包裹住；其中，位于上压头位置处的棉布长度大于棉块的一半，位于下压头位置处的棉布长度为棉块的一半；压缩过程中，上包覆辊子先完成包裹动作，完成后下包覆辊子完成包裹动作；

Step13：操作人员触发捆扎机动作，捆扎机自动完成穿带、切断、焊接后，形成包裹包后自动退回原始待机位置；

Step14：压缩包裹机构翻转包裹，接运小车将包裹包运输至仓库。

通过以上技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的棉花离线打包系统中，基于现有的打包机结构，创造性的在打包机的压头盖板上开设圆拱形槽口，使其与运输机械手的夹持部分夹持爪齿形状吻合，便于运输机械手伸入打包机时能够精准定位；

2、本发明提供的棉花离线打包系统中，当运输机械手伸入打包机进行夹持或者放开动作时，由于运输机械手以及打包机圆拱形槽口的匹配设置，能够让打包机的主压压头持续保持压力，夹持力稳定以满足压缩原棉层叠体的运输；

3、本发明提供的运输机械手中，楔形滑块机构内开设的是燕尾槽，当第一气缸驱动夹持机构时，夹持机构的抓握力更大，且夹持机构是在平行于地面方向进行夹持，最大程度上客服了压缩棉花时棉花的回弹问题；

4、本发明提供的棉布吸附机构，基于的是静电吸附原理，可以实现单次吸附只抓取位于最上层的一张棉布，且其多自由度的第二转动机构能够灵活搬运棉布平铺放置至自动化流水线的设定位置，提高了自动化处理的效率；

5、本发明提供的压缩包覆机构在进行压缩的同时进行打包操作，打包后通过捆扎机进行捆扎，形成的棉花包满足新国标棉花包装标准，即棉花包装位于捆扎带内侧；

6、本发明提供的压缩包裹机构中还设置了翻转机构，其翻转捆扎后的棉花包，方便接包小车快速搬运形成的“包裹包”；

7、本发明提供的压缩包裹机构中压头盖板上采用上下八个凹槽的设计，与捆扎机所用的捆扎带数目相同，便于捆扎带穿过凹槽，对捆扎进行精准定位；

8、本发明提供的打包以及捆扎程序是通过不同的设备同时进行，因此当捆扎棉包出现故障时，例如捆扎带崩断等，打包机依然可以开始下一道打包工作，不需要将生产线全部暂停用于排除故障，从而提高棉花加工生产效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明提供的棉花离线打包系统布局示意图；

图2是本发明提供的采用棉花离线打包系统进行的打包方法；

图3是本发明提供的打包机中压头盖板的结构示意图；

图4是本发明提供的运输机械手结构示意图；

图5是本发明提供的压缩包裹机构与运输机械手配合使用示意图；

图6是本发明提供的棉布吸附机构示意图；

图7是本发明提供的压缩包裹机构示意图。

图中：1为打包机，2为棉布吸附机构，3为压缩包裹机构，4为运输机械手，5为捆扎机，6为接包小车，7为圆拱形槽口，101为棉块，102为夹持器， 103为夹持爪齿， 201为第一机座，202为第二转动机构，203为第一手臂，204为第二手臂，205为第三手臂，206为静电吸盘，207为透明缓冲垫，208为外壳，209为安装法兰，210为高压端子，301为第二机座，302为第二气缸轴，303为下包覆辊子，304为下压头，305为翻包机构，306为上包覆辊子，307为上压头，308为第二气缸，309为支柱，401为底座，402为第一转动机构，403为躯干，404为手臂，405为手部关节，406为楔形滑块外框，407为第一气缸， 408为直角梯形滑块，409为等腰梯形滑块，410为夹持机构，411为滑槽。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。本申请的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。

如背景技术阐述的，针对离线打包棉花的流程，为了节省时间提高工作效率，操作者们已经开始考虑开始使用搬运机器人进行自动打包搬运，但是总结下来依旧存在以下几个问题，首先，无法实现对压缩原棉层叠体的压缩、夹持、运输、包裹以及捆扎等一系列的整套流程，其次，针对搬运，因为无法抓取正在压缩过程中的棉块，会导致无法满足离线捆扎的标准要求；最后，在捆扎阶段，由于捆扎与打包是通过不同机器进行操作，容易导致其捆扎后的棉包不符合行业标准。

基于此，本申请提供了一种棉花离线打包系统，此系统首先满足了压缩、夹持、运输、包裹以及捆扎的系列流程，也就是说整个生产系统具有较高的自由度，具体的如图1所示包括沿着流水线工位顺次排布的打包机1、压缩包裹机构3、捆扎机5以及接包小车6；在打包机与压缩包裹机构之间布设棉布吸附机构2和运输机械手4，位于打包机与压缩包裹机构之间的棉布吸附机构将底层棉布铺设至压缩包裹机构内指定位置，打包机在运输机械手辅助下，将棉花压缩形成原棉层叠体后将其夹取放置铺设底层棉布的压缩包裹机构内；在压缩包裹机构和捆扎机之间同样布设一个棉布吸附机构，其将顶层棉布铺设至压缩包裹机构内指定位置，压缩包裹机构启动后，同时进行压缩与包裹操作。

在本申请设计的离线打包系统中，打包机是基于现有的打包机，只是对其主压压头的压盖板做了些许变动，此变动是如图2所示在上压头盖和下压头304盖用于施压的端部开设若干圆拱形槽口7，所谓的圆拱形槽口其实就是指头状结构，这样设计的原因是为了匹配本申请提供的运输机械手，图4所示是本申请提供的运输机械手的优选实施例，包括底座401、第一转动机构402、躯干403、手臂404、楔形滑块外框406、第一气缸407、楔形滑块机构、夹持机构410、夹持爪齿103以及滑槽411，第一转动机构安装在底座表面，且第一转动机构在底座表面能够进行平行于地面的360°自旋转，这里底座是由两层圆台构成，底层圆台底部设有防滑橡胶层，用于支撑机械手整体，第一转动机构在底座表面的自旋转用于控制整个机械手的转向。

躯干通过轴连接在第一转动机构顶端，手臂同样通过轴安装躯干顶端，手臂相对躯干形成折弯角度，折弯方向垂直于地面，折弯角度为0-180°；在手臂的顶部通过手部关节405连接楔形滑块外框，在楔形滑块外框内靠近手部关节的内侧壁安装第一气缸，也就是说本申请中机械手各个部件之间的连接采用的是轴传动连接方式，躯干与第一转动机构之间的轴传动连接，能够控制手臂的抬升、机械手夹持机构的伸出以及收缩。

所述楔形滑块机构同样设置在楔形滑块外框内，其一端与第一气缸的第一第一气缸轴固定，楔形滑块机构的另一端连接夹持机构，启动第一气缸，其驱动楔形滑块机构实现夹持机构夹持间距的变化。本申请提供的楔形滑块机构包括一个等腰梯形滑块409和两个直角梯形滑块408，等腰梯形滑块的长底边中心位置垂直固定第一气缸轴，两个直角梯形滑块分别位于等腰梯形滑块腰部两侧，在每个直角梯形滑块的斜边侧壁开设燕尾槽，等腰梯形滑块的腰部可移动连接在匹配的燕尾槽内，在楔形滑块外框远离手部关节的端部在垂直方向对称开设两条滑槽，直角梯形滑块的直角部分滑动连接在滑槽内；所述夹持机构包括两个夹持器102，每个直角梯形滑块位于楔形滑块外框端部的直角侧壁上安装一个夹持器，等腰梯形滑块相对两侧直角梯形滑块的运动带动直角梯形滑块在滑槽内的滑移，进而实现两个夹持器之间夹持距离的改变。从这里可以看出，打包机向棉花施加的力与运输机械手辅助时施加的力形成垂直关系，即图1的视角中本申请夹持器的工作方式为左右行进夹持，棉花在打包机进行压缩过程中由于抵抗压缩力，极易回弹，其弹力主要集中于正面，对夹持器来说棉花压缩过程中的压缩力主要表现为正压力，因此采用水平行进压缩的楔形滑块机构可以最大程度上解决棉花压缩过程中回弹的问题。

前述有提到，本申请采用的打包机仅是对主压压头的部分结构形状做了调整以更好的配合运输机械手，其实就是为了配合运输机械手的夹持器，从图4中可以清楚的看出，所述夹持器包括夹持架，其呈U型结构设置，在U型结构的两个横向部分分别均匀安装多个夹持爪齿，且夹持爪齿位于每个夹持架相对另一个夹持架的内侧；在安装时，U型结构的开口朝向外部，即是将U型结构的开口端伸入打包机内；那么，夹持爪齿的个数与打包机本体中圆拱形槽口的个数匹配，夹持爪齿的形状也是与圆拱形槽口的形状匹配。此种设计，打包机在进行压缩时，运输机械手就能够直接抓取行进中的棉包。

本申请中棉布吸附机构在两个地方均有设置，位于打包机与压缩包裹机构之间的棉布吸附机构，将棉布铺设在压缩包裹机构内，以完成棉块的包裹，这里棉布吸附机构是设置在打包机后面一侧（这里依旧是以图1中视角进行阐述）；位于捆扎机和接包小车之间的棉布吸附机构是设置在压缩包裹机构前面一侧，以将捆扎完毕的棉包吸附移动至接包小车上。

所谓棉布吸附机构就是采用静电吸附的原理，这是本申请的其中一个创新点，是因为考虑到棉布的透气性，采用静电吸附能够实现单次吸附只抓取最上层的一张，然后将其平铺放置至自动化流水线设定位置，以提高自动化处理效率。具体的，如图6所示，所述棉布吸附机构包括运动部分和吸附部分，吸附部分通过运动部分安装在第一机座201上，所述吸附部分包括外壳208、安装法兰209、高压端子210以及透明缓冲垫207，在外壳的顶部贴合设置安装法兰，外壳顶部还架设高压端子，高压端子的一侧设置高压连接线，其另一端设置释放连接线，高压连接线与释放连接线还分别连接高压控制器；在外壳朝向地面的内侧设置透明缓冲垫，透明缓冲垫朝向地面的垫面设置用于吸附棉布的静电吸盘206；所述运动部分包括第二转动机构202，在第二转动机构的顶部安装第一手臂203，第一手臂的顶部通过转动轴可旋转连接第二手臂204，第二手臂的顶部通过转动轴可旋转连接第三手臂205，第三手臂的顶部固定外壳；第三手臂相对第二手臂形成折弯角度，折弯方向垂直于地面，折弯角度为0-180°。根据国际棉花包装标准要求，棉布包装应位于捆扎带内侧，因此运动部分的结构设置能够实现吸附部分多自由度的搬运工作，可以在捆扎机操作前将棉布铺设至指定的包覆位置。

图7所示是本申请提供的压缩包覆机构优选实施例，所述压缩包裹机构包括第二气缸308、第二气缸轴302、下包覆辊子303、下压头、翻包机构305、上包覆辊子306、上压头307以及支柱309，两根支柱垂直安装在第二机座301表面形成支架，在支架上垂直方向安装上压头和下压头，且上压头和下压头相对布设，在垂直地面的直线方向上，上压头位于下压头的上方；上压头相对下压头的端部压头盖板上安装若干上包覆辊子，上包覆辊子伸出对应的压头盖板端部，上压头的另一个端部固定第二气缸的第二气缸轴，下压头相对上压头的端部压头盖板上安装若干下包覆辊子，下包覆辊子伸出对应的压头盖板端部，下压头的另一个端部同样固定另一个第二气缸的第二气缸轴，其中，若干上包覆辊子以及若干下包覆辊子均垂直于地面且互相之间平行布设，上包裹辊子的长度大于下包裹辊子的长度。为了满足棉包的包裹标准，在进行包裹操作时，上层棉布长于棉块101的一半，底层棉布长度位棉块一半，压缩过程中，上包覆辊子先完成包裹动作，完成后下包覆辊子完成包裹动作。

压缩包覆机构的上压头的压头盖板朝向下压头的端部开设若干凹槽，同样的，下压头的压头盖板朝向上压头的端部开设若干凹槽，凹槽的个数与夹持爪齿的个数匹配，凹槽的形状同样与夹持爪齿的形状匹配；这里凹槽与运输机械手夹持爪齿的形状吻合，即为图5所示，是便于运输机械手完成伸入夹持或者放开动作的同时，压缩包裹机械的压头仍能保持其原有压力。

在下压头的压头盖板上还安装翻包机构，翻包机构在捆扎机打包捆扎结束后将“包裹包”翻转以方便转移至接包小车上。

本申请采用的捆扎机也是基于的现有产品，一般是HK500型全自动塑钢带捆扎机6套,与南通棉花机械有限公司400型和400A型打包机配套使用。

为了实现整个流水线的配合，使得成品的棉包符合标准，在打包机中，上压头盖板以及下压头盖板上开设的圆拱形槽口分别为八个；在压缩包覆机构中，上包覆辊子以及下包覆辊子分别设置12根，这里上包覆辊子与下包覆辊子的排布方式如图7所示，如上包覆辊子是12根分成两排均匀排布，以准确对棉布进行施压包覆在棉包外部；因为根据最新的国际棉花包装标准，前述提到的“包裹包”是将捆扎带捆扎在棉布包外侧，因此捆扎之前就需要完成棉布的包裹工作，压缩包裹机构中上包覆辊子以及下包覆辊子在压缩过程中，就可以完成棉布的包覆工作，由于上压头与下压头的压头盖板上均开设了八个凹槽，刚好满足捆扎机将捆扎带从凹槽中直接穿出，实现棉布包覆与捆扎的同步进行。

最后本申请还给出了采用前述棉花离线打包系统的打包方法，具体如图2所示，包括以下步骤：

Step1：物料经滑棉道流入喂棉装置内，送棉油缸将物料推入前端，预压油缸下端的踩板将物料压入棉箱；预压下行到位后，送棉油缸后退；送棉油缸后退到位后，预压油缸向上，完成一次预压送棉循环；

Step2：预压送棉多次循环将物料压入棉箱，棉箱内的棉纤维的重量达到217-237kg，用于重量计量的压力继电器发讯；预压送棉停止动作，打包机开始提箱、转箱、压缩；

Step3：主压机构下行压缩物料，速度由快变慢，将物料压缩高度490-500 mm时停止；

Step4：两只脱箱油缸上行将棉箱升起；

Step5：运输机械手按照指定指令工作，展开夹持器，伸入打包机压缩部分的圆拱形槽口内；

Step6：运输机械手收缩，完成夹持动作，打包机的主压压头开始抬升；

Step7：运输机械手夹持压缩原棉层叠体抽出，转向，同时位于打包机和压缩包裹机构之间的棉布吸附机械手、位于压缩包裹机构和捆扎机之间的棉布吸附机械手启动；

Step8：棉布吸附机械手将棉布包从物料台吸起，铺设至压缩包裹机构的下压头以及棉块顶部；

Step9：运输机械手伸入压缩包裹机构上压头凹槽与下压头凹槽形成的空间内；

Step10：压缩包裹机构的上压头运行，将压缩原棉层叠体压至指定位置；

Step11：运输机械手展开，抽出压缩机械；

Step12：机械手抽出后，压缩包裹机构顶部四周有上包覆辊子，上包覆辊子随着上压头向下压头方向压缩，将棉布包裹住棉块，下压头四周同样设有12根下包覆辊子，下包覆辊子向上压头方向抬升，将棉布包裹住；其中，位于上压头位置处的棉布长度大于棉块的一半，位于下压头位置处的棉布长度为棉块的一半；压缩过程中，上包覆辊子先完成包裹动作，完成后下包覆辊子完成包裹动作；

Step13：操作人员触发捆扎机动作，捆扎机自动完成穿带、切断、焊接后，形成包裹包后自动退回原始待机位置；

Step14：压缩包裹机构翻转包裹，接运小车将包裹包运输至仓库。

综上，本申请提供的棉花离线打包系统以及使用其的打包方法，各个机构之间配合使用解放了繁琐的人工搬运、铺设过程，大大降低了生产过程中由于人工疏忽而造成的安全事故。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。

本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种棉花离线打包系统，其特征在于：包括沿着流水线工位顺次排布的打包机（1）、压缩包裹机构（3）、捆扎机（5）以及接包小车（6）；

在打包机（1）与压缩包裹机构（3）之间布设棉布吸附机构（2）和运输机械手（4），位于打包机（1）与压缩包裹机构（3）之间的棉布吸附机构（2）将底层棉布铺设至压缩包裹机构（3）内指定位置，打包机（1）在运输机械手（4）辅助下，将棉花压缩形成原棉层叠体后将其夹取放置铺设底层棉布的压缩包裹机构（3）内；

在压缩包裹机构（3）和捆扎机（5）之间同样布设一个棉布吸附机构（2），其将顶层棉布铺设至压缩包裹机构（3）内指定位置，压缩包裹机构（3）启动后，同时进行压缩与包裹操作；

其中，打包机（1）向棉花施加的力与运输机械手（4）辅助时施加的力形成垂直关系；且运输机械手（4）的施力端与打包机（1）压缩端结构匹配。

2.根据权利要求1所述的棉花离线打包系统，其特征在于：所述打包机（1）包括打包机本体，打包机本体的主压压头中，上压头（307）盖和下压头（304）盖用于施压的端部开设若干圆拱形槽口（7）。

3.根据权利要求2所述的棉花离线打包系统，其特征在于：所述运输机械手（4）包括底座（401）、第一转动机构（402）、躯干（403）、手臂（404）、楔形滑块外框（406）、第一气缸（407）、楔形滑块机构、夹持机构（410）、夹持爪齿（104）以及滑槽（411），

第一转动机构（402）安装在底座表面，且第一转动机构（402）在底座表面能够进行平行于地面的360°自旋转，躯干（403）通过轴连接在第一转动机构（402）顶端，手臂（404）同样通过轴安装躯干（403）顶端，手臂（404）相对躯干（403）形成折弯角度，折弯方向垂直于地面，折弯角度为0-180°；

在手臂（404）的顶部通过手部关节（405）连接楔形滑块外框（406），在楔形滑块外框（406）内靠近手部关节（405）的内侧壁安装第一气缸（407），所述楔形滑块机构同样设置在楔形滑块外框（406）内，其一端与第一气缸（407）的第一气缸轴固定，楔形滑块机构的另一端连接夹持机构（410），启动第一气缸（407），其驱动楔形滑块机构实现夹持机构（410）夹持间距的变化。

4.根据权利要求3所述的棉花离线打包系统，其特征在于：所述楔形滑块机构包括一个等腰梯形滑块（409）和两个直角梯形滑块（408），等腰梯形滑块（409）的长底边中心位置垂直固定第一气缸轴，两个直角梯形滑块（408）分别位于等腰梯形滑块（409）腰部两侧，在每个直角梯形滑块（408）的斜边侧壁开设燕尾槽，等腰梯形滑块（409）的腰部可移动连接在匹配的燕尾槽内，在楔形滑块外框（406）远离手部关节（405）的端部在垂直方向对称开设两条滑槽（411），直角梯形滑块（408）的直角部分滑动连接在滑槽（411）内；

所述夹持机构（410）包括两个夹持器（102），每个直角梯形滑块（408）位于楔形滑块外框（406）端部的直角侧壁上安装一个夹持器（102），等腰梯形滑块（409）相对两侧直角梯形滑块（408）的运动带动直角梯形滑块（408）在滑槽（411）内的滑移，进而实现两个夹持器（102）之间夹持距离的改变。

5.根据权利要求4所述的棉花离线打包系统，其特征在于：所述夹持器（102）包括夹持架，其呈U型结构设置，在U型结构的两个横向部分分别均匀安装多个夹持爪齿（104），且夹持爪齿（104）位于每个夹持架相对另一个夹持架的内侧；

夹持爪齿（104）的个数与打包机本体中圆拱形槽口（7）的个数匹配，夹持爪齿（104）的形状同样与圆拱形槽口（7）的形状匹配。

6.根据权利要求5所述的棉花离线打包系统，其特征在于：所述棉布吸附机构（2）包括运动部分和吸附部分，吸附部分通过运动部分安装在第一机座（201）上，所述吸附部分包括外壳（208）、安装法兰（209）、高压端子（210）以及透明缓冲垫（207），在外壳（208）的顶部贴合设置安装法兰（209），外壳（208）顶部还架设高压端子（210），高压端子（210）的一侧设置高压连接线，其另一端设置释放连接线，高压连接线与释放连接线还分别连接高压控制器；

在外壳（208）朝向地面的内侧设置透明缓冲垫（207），透明缓冲垫（207）朝向地面的垫面设置用于吸附棉布的静电吸盘（206）；

所述运动部分包括第二转动机构（202），在第二转动机构（202）的顶部安装第一手臂（203），第一手臂（203）的顶部通过转动轴可旋转连接第二手臂（204），第二手臂（204）的顶部通过转动轴可旋转连接第三手臂（205），第三手臂（205）的顶部固定外壳（208）；

第三手臂（205）相对第二手臂（204）形成折弯角度，折弯方向垂直于地面，折弯角度为0-180°。

7.根据权利要求6所述的棉花离线打包系统，其特征在于：所述压缩包裹机构（3）包括第二气缸（308）、第二气缸轴（302）、下包覆辊子（303）、下压头（304）、翻包机构（305）、上包覆辊子（306）、上压头（307）以及支柱（309），支柱（309）两根支柱（309）垂直安装在第二机座（301）表面形成支架，在支架上垂直方向安装上压头（307）和下压头（304），且上压头（307）和下压头（304）相对布设，在垂直地面的直线方向上，上压头（307）位于下压头（304）的上方；

上压头（307）相对下压头（304）的端部压头盖板上安装若干上包覆辊子（306），上包覆辊子（306）伸出对应的压头盖板端部，上压头（307）的另一个端部固定第二气缸（308）的第二气缸轴（302），下压头（304）相对上压头（307）的端部压头盖板上安装若干下包覆辊子（303），下包覆辊子（303）伸出对应的压头盖板端部，下压头（304）的另一个端部同样固定另一个第二气缸（308）的第二气缸轴（302），其中，若干上包覆辊子（306）以及若干下包覆辊子（303）均垂直于地面且互相之间平行布设，上包裹辊子的长度大于下包裹辊子的长度；

上压头（307）的压头盖板朝向下压头（304）的端部开设若干凹槽，同样的，下压头（304）的压头盖板朝向上压头（307）的端部开设若干凹槽，凹槽的个数与夹持爪齿（104）的个数匹配，凹槽的形状同样与夹持爪齿（104）的形状匹配；

在下压头（304）的压头盖板上还安装翻包机构（305）。

8.根据权利要求7所述的棉花离线打包系统，其特征在于：在打包机（1）中，上压头盖板以及下压头盖板上开设的圆拱形槽口（7）分别为八个；

在压缩包覆机构中，上包覆辊子（306）以及下包覆辊子（303）分别设置12根。

9.根据权利要求8所述棉花离线打包系统的打包方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

Step1：物料经滑棉道流入喂棉装置内，送棉油缸将物料推入前端，预压油缸下端的踩板将物料压入棉箱；预压下行到位后，送棉油缸后退；送棉油缸后退到位后，预压油缸向上，完成一次预压送棉循环；

Step2：预压送棉多次循环将物料压入棉箱，棉箱内的棉纤维的重量达到217-237 kg，用于重量计量的压力继电器发讯；预压送棉停止动作，打包机开始提箱、转箱、压缩；

Step3：主压机构下行压缩物料，速度由快变慢，将物料压缩高度490-500 mm时停止；

Step4：两只脱箱油缸上行将棉箱升起；

Step5：运输机械手按照指定指令工作，展开夹持器，伸入打包机压缩部分的圆拱形槽口内；

Step6：运输机械手收缩，完成夹持动作，打包机的主压压头开始抬升；

Step7：运输机械手夹持压缩原棉层叠体抽出，转向，同时位于打包机和压缩包裹机构之间的棉布吸附机械手、位于压缩包裹机构和捆扎机之间的棉布吸附机械手启动；

Step8：棉布吸附机械手将底层与顶层的棉布包铺设至压缩包裹机构的指定位置；

Step9：运输机械手伸入压缩包裹机构上压头凹槽与下压头凹槽形成的空间内；

Step10：压缩包裹机构的上压头运行，将压缩原棉层叠体压至指定位置；

Step11：运输机械手展开，抽出压缩机械；

Step12：机械手抽出后，压缩包裹机构顶部四周有上包覆辊子，上包覆辊子随着上压头向下压头方向压缩，将棉布包裹住棉块，下压头四周同样设有12根下包覆辊子，下包覆辊子向上压头方向抬升，将棉布包裹住；其中，位于上压头位置处的棉布长度大于棉块的一半，位于下压头位置处的棉布长度为棉块的一半；压缩过程中，上包覆辊子先完成包裹动作，完成后下包覆辊子完成包裹动作；

Step13：操作人员触发捆扎机动作，捆扎机自动完成穿带、切断、焊接后，形成包裹包后自动退回原始待机位置；

Step14：压缩包裹机构翻转包裹，接运小车将包裹包运输至仓库。

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